4.3 Elektrische, magnetische und optische Eigenschaften Elektrische Eigenschaften Elektrische Leitfähigkeit

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1 4.3 lektische, magnetische und optische igenschaften 4.3. lektische igenschaften lektische Leitfähigkeit Metalle: 7 = / ρ ~ S / m Leitfähigkeit sinkt mit Tempeatu: Beweglichkeit de e - nimmt ab (Stöße!) Keamik (~Isolato, Halbleite): 9 = / ρ ~ S / m Leitfähigkeit steigt mit Tempeatu: Zahl de Ladungstäge nimmt (exp) zu: Femi/Boltzmann Zahl de e - im Leitungsband: n ~ e Diffusion von Ionen mit D = D e Q A insbesondee kleine Kationen, z.b.: Na + Li + in β Al O 3 ~ S/m Supeionenleitfähigkeit O - Diffusion in (CaO dotiete) ZO Keamik Mit e - und Ionenleitung: = + ion ~ _ e Q p Poosität: p klein: _ p = + p / P goß: 3/ _ p = ( p) Kongöße/Textu: sollte mit / entspechend spez. Kongenzenfläche steigen: - Obeflächendiffusion de Ionen - Veuneinigungen sammn sich an Kongenzen e - Leitung 43_lektische_magnetische_optische_igenshaften.doc

2 4.3.. Diektische igenschaften Veschiebungsdichte D = + P = = Rative Pemittivität: ( Volumenspezifische Polaisiebakeit) Anwendung Kondensato: Typische Wete: Quazglas: 4 Pozlan: 6 Al O 3 : 9,5 TiO : 9 BaTiO 3 : Q U C = A d ist i.a. von Kistalloientieung abhängig ( Tensogöße bei inkistallen/textu) Bsp.: Feoektikum BaTiO 3 kubisch tetagonal othohombisch monoklin (vgl. auch Piezokeamik: STiO 3 ; Pb(ZTi)O 3 PZT-Keamiken, Aktoen, Sensoen) Kongöße: Seh wichtig bei Feoektika (Domänen!): (z.b. feinköniges BaTiO 3 : 4) Poosität: Gut anwendba bei Mischphasen: ln = V i ln i V Phase Luft (Poen): ( p)... ( 5p) je nach (vgl. Kap.3.4) p 43_lektische_magnetische_optische_igenshaften.doc - -

3 4.3. Magnetische igenschaften Magnetische Induktion Rative Pemeabilität: µ B = H + µ M = µ H = µ µ H µ ( Volumenspezifische Magnetisiebakeit) Anwendung Induktivität: Φ I L = µ µ A N l Typische Wete: Weicheisen: µ ~ - 5. (ektisch leitend kleine f!) Keamik (nichtleitend goße f bis MHz): Ni-Zn-Feit: µ - 3 µ ist i.a. von Kistalloientieung / statischem Fd abhängig: Tensogöße bei inkistallen/textu: vgl. z.b. Ba-Hexa-Feit = Dauemagnet, goßes H c Tensogöße bei Mikowlenfeiten duch H stat Anwendung: nichtezipoke Bauteile Tensogöße duch Vogeschichte, d.h. Remanenz B Anwendung: u.a. magn. Speiche (vgl. auch optische.; Kap ) Kongöße: Beeinflusst Beweglichkeit de Domänen: goße Köne goße µ Poosität: Veinget µ ( behindet Domänenbewegung ) ehöht Koezitzivfdstäke H c ( Domänen an Poen aufgehängt ) ehöht magn. Veluste: Hysteese und Linienvebeiteung bei MW-Feit teilweise Poosität auch voteilhaft z.b. negiespeicheung bei Dossn vgl. auch µ eff bei Kenen mit Luftspalt Scheung de Hysteesekuve vtl. anwendba bei Mischphasen: ln µ = V i ln µ i ähnlich (vgl. Kap.3.4) V (instlung µ i.d.r. innehalb Mischkistall, evtl. abe Compound...) 43_lektische_magnetische_optische_igenshaften.doc - 3 -

4 4.3.3 Optische igenschaften WW Mateie mit M Fd (Stahlung) entspechend Kistalloptik: Bechzahl Tanspaenz Polaisationseffekte - Atomat - Gittestuktu - Gefügestuktu - makoskop. Abm.... duch vohandene ode induziete Anisotopie: - Doppbechung ( Veschiedene Bechzahlen fü Polaisation) (Kalkspat CaCO 3 ) - Optische Aktivität ( Dehung de Polaisationseben bei Tansmission) (Quaz) (Auch: Faaday ffekt: induziete opt. Aktivität duch H-Fd, steueba) - Magnetooptische Keeffekt ( Dehung de Polaisationseben bei Reflexion an m. M.) (magnetisiete Metallfilme / YIG) - Ke ffekt ( Doppbechung infolge Anlegen eines -Fdes, vgl. Flüssigkistalle) (Kezle mit Nitobenzol) inkistall tanspaent, falls keine Absoption: - (nichtmetallisch, e - Anegung est ab UV: λ 3 nm 4 ev) - eingagete Ionen oft leichte anegba, z.b. Nebenguppenemente wie Fe, Mn, C, Co Fäbung (Bsp.: C + in Al O 3 Rubinot) Besondes stak fü Teilchen, d.h. Köne, Poen λ : Milchglaseffekt duch diffuse (Mie-)Steuung / Bechung an Stuktuen innehalb de Keamik ode Obefläche Tanspaente polykistalline Keamik fü: - Mittlee Konduchmesse < λ/4 (-> sub µ Patik) - - Poosität p Hestlungsvefahen: Nanopulve + HP, HIP (Al O 3, MgO,TiO, ZO, YIG, ) (Keamische Linsen hohe Bechzahl, ballistische Schutz (Sicheheitsglas), NaCl -IR Fenste, Hochtemp. Sichtfenste,...) 43_lektische_magnetische_optische_igenshaften.doc - 4 -

5 4.4 Mixing Rules Faustfomn zum Beechnen von igenschaften von Mateialien, wche aus mind. vesch. Phasen bestehen: Neben den Volumenanteilen ist spezil auch Fom und Anodnung de Phasen zu beücksichtigen (z.b. Beühung de Phasen...)! Betachte Mischung zweie Phasen u. mit Volumenanteilen V und V : Abschätzung de Genzen de igenschaft K mit zwei xtemfällen : Paalle Anodnung? Seile Anodnung Diektizitätszahl (Pemeabilitätszahl): = V + V lektische (ode themische) Leitfähigkeit: = V + V -Modul: = V + V = V + V = V = V + V + V Logaithmische Mischungseg: ln = V V ln + ln pa ( x) se ( x) 5 log ( x).5 x (vgl. auch Salmang-Scholze, Chiang-Binie-Kingey) 43_lektische_magnetische_optische_igenshaften.doc - 5 -